Etudes Structurales MEB/MET d’hétérostructures cœur coquilles à base de nanofils de ZnO pour l’opto-électronique.

Laetitia RAPENNE¹, Thomas COSSUET¹, Romain PARIZE¹, Joao RESENDE¹, Florence ROBAUT², Gilles RENOU², Estelle APPERT¹ et Vincent CONSONNI¹

1- Univ.Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LMGP, F-38000 Grenoble, France
2- Univ.Grenoble Alpes, SIMAP, Grenoble INP, CNRS, F-38042 Saint-Martin d’Hères, France

Le développement d’architectures nanostructurées originales composées de matériaux abondants et non-toxiques sous forme de réseaux de nanofils à base de ZnO fait l’objet d’un fort intérêt pour la fabrication de dispositifs fonctionnels efficaces et à bas coût.

La synthèse des nanofils de ZnO est réalisée par dépôt en bain chimique sur des couches d’amorces polycristallines de ZnO. Elle peut se faire de manière localisée à l’aide de la lithographie assistée par nano-impression. Ces nanofils de ZnO sont ensuite combinés avec des coquilles semiconductrices absorbantes de type p par dépôt chimique en phase liquide ou en phase vapeur afin de fabriquer des hétérostructures cœurs-coquilles originales.
Ces types d’ hétérostructures coeur-coquille permettent la fabrication de cellules solaires à absorbeurs extrêmement minces (Sb2S3,…) ou encore des photo-détecteurs UV (ZnO/CrCuO2) autoalimentés prometteurs, présentant d’excellentes performances en termes de réponse spectrale et de temps de réponse.

Cet explosé présentera l’apport des études structurales par microscopies électroniques à balayage et à transmission en particulier avec l’utilisation des techniques EBSD en transmission (t-EBSD ou encore TKD : Transmission Kikuchi Diffraction), HRTEM, STEM EDX et ASTAR (Automatic Crystal orientation and phase Mapping)  pour l’optimisation des propriétés physiques de ces hétérostructures.

Références :

[1] T. Cossuet, J. Resende, L. Rapenne, O. Chaix-Pluchery, C. Jimenez, G. Renou, A.J. Pearson, R.L.Z. Hoye, D. Blanc-Pelissier, N.D. Nguyen, E. Appert, D. Munoz-Rojas, V. Consonni, and J.L. Deschanvres, ZnO/CuCrO2 Core-Shell Nanowire Heterostructures for Self-Powered UV Photodetectors with Fast Response. Advanced Functional Materials, 28 (43): p. 1803142, 2018.
[2] R. Parize, A. Katerski, I. Gromyko, L. Rapenne, H. Roussel, E. Karber, E. Appert, M. Krunks, and V. Consonni, ZnO/TiO2/Sb2S3 ou SnS Core Shell Nanowire Heterostructure for Extremely Thin Absorber Solar Cells. J. Phys. Chem. C, 121 (18), pp 9672–9680, 2017.